15 Fakultätsübergreifend / Sonstige Einrichtung
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Item Open Access Strömungs- und Transportvorgänge in gewellten Kanälen mit ineinanderliegender Anordnung der Wände(2000) Gschwind, Peter; Kottke, Volker (Prof. Dr.-Ing. habil.)Strömungskanäle aus sinusförmig gewellten Platten in ineinanderliegender Anordnung finden z.B. als Plattenwärmeübertrager in der Lebensmitteltechnik Anwendung. Gegenüber dem ebenen Spalt wird hier eine Erhöhung der Wärme- und Stoffübertragung bei moderatem Druckverlust und kompakter Bauweise angestrebt. In einer Analyse werden Strömungsvorgänge, Druckverlust sowie Wärme- bzw. Stoffübergang im technischen Anwendungsbereich dieser Strukturen untersucht. Dabei werden die dimensionslosen Geometrieparameter Wellenlänge lambda/a zwischen 3.56 und 14.25 und die Spalthöhe s/a zwischen 1 und 4 variiert. Die Experimente werden für Reynolds-Zahlen zwischen 50 und 2000 durchgeführt. Im Übergangsbereich zur Turbulenz führt eine zentrifugale Instabilität im Bereich der konkaven Oberflächenbereiche zur Anfachung von Längswirbeln. Die Zentrifugalkräfte, die den Wirbel anregen, lassen sich in einem Stabilitätsdiagramm darstellen. Strömungsvorgänge und Existenzbereich dieser Längswirbel in gewellten Spalt- werden durch die Laser-Sheet-Technik visualisiert sowie durch Laser-Doppler-Anemometrie quantifiziert. Die Sichtbarmachung der Wandvorgänge über Methoden konvektiver Stoffübertragung gestattet eine Übersicht über den Existenzbereich dieser Wirbel sowie über die Strömungsvorgänge bei den unterschiedlichen Geometrie- und Strömungsparametern. Der Anfachungs- und Dämpfungsmechanismus der Wirbel wird untersucht und der Einfluß von Störungen auf die Wirbelentstehung untersucht. Eine erhöhte Effizienz der ineinanderliegenden Struktur auf Grund der Wirbel läßt sich nicht nachweisen. Bei größerem s/a tritt für ineinanderliegender und symmetrischer Anordnung bei transitionaler Strömung quer zur Strömungsrichtung eine Querinstabilität mit sinusförmiger Stoffübergangsverteilung auf. Die Wellenlänge und der Existenzbereich dieser Instabilität wird angegeben und der Entstehungsmechanismus erklärt.